Resumo em Português:

Resumo Os resíduos do setor de papel e celulose são potenciais para serem usados como materiais alternativos na produção de clínqueres. Neste estudo, ecoclínqueres foram obtidos utilizando apenas resíduos como matéria-prima. Ecoclínqueres com diferentes teores de C3S e C2S foram produzidos e hidratados por 7 dias a 40 °C, ou por 28 e 90 dias em temperatura ambiente. As potencialidades destes resíduos e dos produtos obtidos foram reveladas através de análise química (FRX), térmica (ATD/TG) e de área superficial (BET). Para comparação, um cimento Portland comercial (OPC) foi testado. Como esperado, a taxa de hidratação das formulações apresentando maior teor de C3S foi maior, gerando maiores quantidades de Ca(OH)2. Além disso, a quantidade de portlandita formada foi menor quando comparada ao OPC.

Resumo em Inglês:

Abstract Industrial wastes from pulp and paper mills are potentially useful materials to use as alternative materials in clinker production. In this study, eco-friendly clinkers were obtained using only waste as feedstock. Eco-friendly clinker with different C3S and C2S contents were produced and hydrated for 7 days at 40 °C, or for 28 and 90 days at room temperature. The potentialities of these waste and the products obtained were revealed through chemical (XRF), thermal (DTA/TG) and surface area (BET) analysis. For comparison, a common ordinary Portland cement (OPC) was tested. As expected, the hydration rate of formulations presenting higher C3S content was higher, generating higher amounts of Ca(OH)2. Furthermore, the amount of Portlandite formed was lower when compared to OPC.

Resumo em Português:

Resumo Neste artigo propõe-se a obtenção de cal hidratada a partir da cinza de lenha de algaroba (Prosopis juliflora), biomassa rica em cálcio. Devido à concentração expressiva de potássio na cinza de algaroba, uma etapa de lavagem se fez necessário uma vez que age como um fundente, impedindo a formação de estruturas de óxido de cálcio reativas na temperatura de decomposição do carbonato de cálcio. Assim, o processo de beneficiamento consistiu na coleta, peneiramento em malha ANBT NBR n° 200 (0,074 mm), lavagem em água quente (100 °C) para redução da concentração do potássio, calcinação e hidratação. A cal de cinza de algaroba produzida foi caracterizada pelas seguintes técnicas: análise granulométrica por difração a laser, fluorescência de raios X, difração de raios X e análise termogravimétrica TG/DTG. Após caracterização, os resultados da cal de cinza de algaroba foram comparados com os da cal CHI comercial e a norma ABNT. Os resultados obtidos evidenciaram que a cal de cinza de algaroba produzida apresentou propriedades físico-químicas e mineralógicas correspondentes às da cal comercial e composição química com 78% de hidróxido de cálcio (CaOH2), além de atender às especificações químicas e finura recomendada pela ABNT, sendo classificada assim como uma cal CHI do tipo cálcica.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper, it is proposed to obtain hydrated lime from the woody ash of algaroba (Prosopis juliflora), rich in calcium. Due to the expressive concentration of potassium in the algaroba ash, a washing step became necessary since it acts as a flux, preventing the formation of reactive calcium oxide structures at the decomposition temperature of the calcium carbonate. Thus, the beneficiation process consisted in the collection, sieving in ANBT NBR mesh n° 200 (0.074 mm), washing in hot water (100 °C) to reduce the concentration of potassium, calcination and hydration. The lime produced from algaroba ash was characterized by the following techniques: granulometry analysis by laser diffraction, X-ray fluorescence, X-ray diffraction and TG/DTG thermogravimetric analysis. After characterizations, the results of the algaroba lime were compared to the commercial CHI lime and the ABNT standard. The results showed that the lime of algaroba had physical-chemical and mineralogical properties corresponding to commercial lime, chemical composition with 78% of calcium hydroxide (CaOH2), and chemical specifications and fineness recommended by the ABNT standard, thus being classified as a CHI lime of the calcitic type.

Resumo em Português:

Resumo Os biomateriais, como a hidroxiapatita (HA), podem apresentar diferentes taxas de reabsorção no organismo em função da patologia a ser tratada e são dependentes das propriedades físico-químicas do biomaterial, onde a condição superficial é de fundamental importância. Neste trabalho, buscou-se desenvolver um biomaterial à base de HA com o silicato de sódio (Na2SiO3) como dispersante e com potencial de formação de biovidro na superfície, além disso, conhecer as condições reológicas para se obter produtos adequados por conformação a úmido, via processamento coloidal. Caracterizou-se o material em termos da forma das partículas, observadas em microscópio, e área superficial específica. As medidas reológicas das suspensões utilizadas foram realizadas em reômetro rotacional. Observou-se a possibilidade de produção do biomaterial proposto, conformado em moldes porosos, através de suspensões com 2,0% em massa de silicato de sódio trabalhando-se preferencialmente em taxas de cisalhamento abaixo de 200 s-1.

Resumo em Inglês:

Abstract Biomaterials, such as hydroxyapatite (HA), may present different rates of reabsorption in the organism depending on the pathology to be treated. The organism reabsorption rate depends on the physicochemical properties of the biomaterial, where the superficial condition has a fundamental importance. The aim of this work was to develop an HA-based biomaterial with sodium silicate (Na2SiO3) as a dispersant and with the potential to form bioglass on the surface, in addition, to know the rheological conditions to obtain suitable products by wet conformation, by colloidal processing route. The material used was characterized in terms of particle shape, observed in a microscope, and specific surface area. The suspensions rheological measurements were performed in a rotational rheometer. It was observed the possibility of production of the proposed biomaterial shaped by slip casting, using suspensions with 2.0 wt% of sodium silicate, preferably working at shear rates below 200 s-1.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho propõe uma modificação de metodologia conhecida na literatura baseada no processo sol-gel para a obtenção de hidróxidos e óxidos mistos de Fe3+ e Al3+. O método consistiu na mistura dos géis das fases dos hidróxidos precursores obtidos em diferentes condições de pH e razões Fe:Al. Os materiais foram caracterizados estruturalmente por difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia vibracional na região do infravermelho por transformada de Fourier (IVTF), quanto à composição pela espectroscopia de energia dispersiva e em relação às propriedades ópticas dos materiais foi empregada a técnica de colorimetria. De maneira geral os hidróxidos mistos tiveram maior cristalinidade quando da mistura dos géis a uma razão molar Fe/Fe+Al de 0,6. Foi observada a influência dos teores de Al adicionados na estruturação da fase óxido (hematita), onde possivelmente ocorreram substituições isomórficas de Fe3+ por Al3+; tais substituições foram identificadas pelas técnicas de DRX e IVTF. As propriedades observadas pelas diferentes técnicas refletiram nas cores dos materiais obtidos, onde se verificou diferentes colorações dependendo da estrutura cristalina e teor de alumínio nos materiais. Os materiais obtidos pela metodologia empregada apresentam baixo custo e têm potencial de serem aplicados como pigmentos na indústria de tintas.

Resumo em Inglês:

Abstract This work proposes a methodology modification on the sol-gel based process reported in the literature to obtain mixed hydroxides and oxides of Fe3+ and Al3+. The method was based on the mixture of the hydroxide gels precursors obtained under different conditions of pH and Fe:Al ratios. The materials were characterized by X-ray diffractometry (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive spectroscopy, and in relation to the optical properties by colorimetric technique. In general, the mixed hydroxides had higher crystallinity when mixing the gels at a Fe/Fe+Al molar ratio of 0.6. It was observed the influence of the Al content added in the structuring of the oxide phase, where the isomorphic substitutions of Fe3+ by Al3+ occurred; these substitutions were identified by XRD and FTIR. The characteristics observed by these techniques reflected in the color properties of the obtained materials, where different colorations were observed depending on the crystalline structure and the aluminum content in the materials. The materials obtained by the methodology employed are low cost and possible to be applied as pigments in the paint industry.

Resumo em Português:

Resumo Porcelanas translúcidas tradicionais são usuais para a produção de louça de mesa. Recentemente, identificou-se uma tendência moderna para utilizar a porcelana translúcida na produção de luxuosos artefatos de decoração, tais como luminárias para decoração de ambientes. Neste trabalho, desenvolveu-se uma formulação cerâmica para obter uma porcelana colorida e translúcida, cujo objetivo foi a obtenção de peças coloridas sem a necessidade de aplicação de vidrado colorido. Protótipos de luminária para decoração de ambiente foram produzidos, usando uma massa cerâmica triaxial (caulim, quartzo e feldspato) com adição de bentonita e wollastonita. O óxido de cobre preto (CuO) foi usado como pigmento para colorir a massa cerâmica usada na produção da porcelana translúcida. O teor otimizado de CuO foi de 0,5% em massa, que resultou em uma porcelana translúcida de cor verde após sinterização ao ar a 1250 ºC por 1 h. A porcelana colorida e translúcida propiciou um efeito decorativo diferenciado em relação à porcelana translúcida tradicional sem adição de pigmentos.

Resumo em Inglês:

Abstract Traditional translucent porcelains are commonly used to produce tableware. Recently, a modern tendency has been identified to use translucent porcelain in the production of luxurious decorative artifacts, such as luminaires for the environment decoration. In this paper, a ceramic formulation was developed to obtain a colored and translucent porcelain, whose objective was obtaining colored pieces without the colored glaze application. Luminaire prototypes for environment decoration were produced using a triaxial ceramic mass (kaolin, quartz and feldspar) with the addition of bentonite and wollastonite. Black copper oxide (CuO) was used as a pigment to coloring the ceramic mass used for the translucent porcelain production. The optimum CuO content was 0.5 wt%, which resulted in a translucent green porcelain after sintering in air at 1250 °C for 1 h. The translucent colored porcelain provided a distinctive decorative effect compared to the traditional translucent porcelain without the addition of pigments.

Resumo em Português:

Resumo Melhorar as propriedades tecnológicas de um produto cerâmico sem afetar sua qualidade estética é um desafio diário das empresas regionais de cerâmica. Para atingir este objetivo, foram realizadas análises em uma argila ilítica-caulinítica com adição de 5% a 20% em massa de coríndon com tamanho de partícula inferior a 75 μm, obtendo produtos com baixa porosidade e alta resistência mecânica. Esta pesquisa é parte de uma série de estudos realizada em uma matéria-prima argilosa da região do Norte de Santander (Colômbia). Foi estudado o efeito do teor de coríndon nas propriedades tecnológicas. Os resultados mostraram que o coríndon, quando adicionado a matérias-primas tradicionais, pode ser usado como um aditivo na manufatura de produtos cerâmicos com aumentos de até 67% na resistência mecânica e redução de porosidade de 46%, o que pode contribuir para o desenvolvimento de produtos cerâmicos com valor agregado para uso em outras aplicações tecnológicas.

Resumo em Inglês:

Abstract Improving the technological properties of a ceramic product without affecting its aesthetic quality is a daily challenge of the regional ceramic companies. To achieve this objective, analyzes were performed on an illitic-kaolinitic clay by adding corundum as an additive. The corundum content varied from 5% to 20% by weight with a particle size of less than 75 μm, being able to obtain products with low porosities and high mechanical resistance. This research is part of a series of studies carried out on an argillaceous raw material from the region of Norte de Santander (Colombia). The influence of the corundum content on the technological properties was evaluated. The results showed that corundum, when mixed with traditional raw materials, offers the conditions to be used as an additive in the production of ceramic products with increases of up to 67% in mechanical strength and a reduction of porosity of 46%, which can contribute to the development of value-added ceramic products for use in other technological applications.

Resumo em Português:

Resumo Um biocompósito cerâmico/polimérico com alto potencial para aplicações práticas multifuncionais em engenharia de tecidos ósseos foi sintetizado usando o conhecido polímero piezoelétrico, fluoreto de polivinilideno (PVDF), e a cerâmica altamente bioativa, fosfato de cálcio bifásica (BCP), obtida a partir de ossos de peixes reciclados. Uma alta bioatividade foi observada no compósito PVDF-BCP quando este foi submetido a condições que simulam um corpo animal. De fato, uma camada de apatita muito espessa (9 μm) cresceu em sua superfície no experimento de imersão (7 dias) em fluido corpóreo simulado (SBF). As características estruturais do compósito PVDF-BCP mostraram semelhanças com ossos de animais jovens, altamente bioativos, sobrepostos com fases polimórficas de PVDF. Ensaios mecânicos revelaram propriedades muito semelhantes às do tecido ósseo humano, com uma resistência à compressão atingindo 80 MPa. Juntos, todos esses fatores indicaram um material muito promissor para aplicação em implantes e/ou substituições ósseas com recuperação pós-operatória controlada/acelerada por estímulos externos.

Resumo em Inglês:

Abstract A ceramic/polymer biocomposite with high potential for multifunctional practical applications in bone tissue engineering was synthesized by using a well-known piezoelectric polymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), and a high bioactive biphasic calcium phosphate (BCP) ceramic obtained from recycled fish bones. High-bioactivity was observed for the PVDF-BCP composite when it was subjected to conditions that simulate the animal body once a very thick apatite layer (9 μm) was grown on its surface in an immersion experiment (7 days) in simulated body fluid. The structural characteristics of the PVDF-BCP composite showed similarities with highly bioactive young animal bones, overlapped with PVDF polymorphic phases. Mechanical tests revealed properties very similar to those of the human bone tissue with a resistance strength reaching 80 MPa. Together, all these factors indicated a very promising material for application in osseous implants/replacement with postoperative recovery controlled/accelerated by external stimuli.

Resumo em Português:

Resumo Os resultados do estudo do efeito de emissão de micro-ondas (potência 700 W, frequência de 2,45 GHz) nas mudanças estruturais em partículas de argila natural com diâmetros efetivos D£630 μm são apresentados. A influência do tempo de irradiação (10 e 20 min) e o ambiente na câmara de micro-ondas (ar atmosférico e ar saturado com vapor de água) nas mudanças estruturais que ocorrem nas partículas foi rastreada. Durante os primeiros 10 min, a água capilar foi completamente removida e a aglomeração ocorreu pela junção de partículas dispersas individuais (modelo de agregação limitada por difusão). No segundo estágio (10-20 min), os aglomerados já formados (modelo de agregação cluster-cluster) cresceram. Um complexo de métodos óptico-físicos independentes foi utilizado para analisar mudanças estruturais fracas, incluindo análise de difração de raios X, colorimetria e análise de wavelet. Essa abordagem aumentou o conteúdo da informação e a confiabilidade das medidas, caracterizando quantitativamente as respostas estruturais nos sistemas dispersos de argila. No ar, a remoção de água capilar foi acompanhada por aglomerações de partículas e transformações polimórficas de óxidos: a montmorilonita foi completamente decomposta e as fases amorfas, em particular, СаСО3, cristalizaram. A composição do ambiente na câmara de micro-ondas afetou o tipo de transformação de fase em compostos de ferro: silicato de ferro-alumínio (Fe2Al4Si5O18) foi formada no ar; magnetita Fe.Fe2O4 (Fe3O4), apareceu no meio de vapor de água. Os estudos realizados com o conjunto desenvolvido de métodos experimentais indicaram a possibilidade de regular os processos de formação de estruturas em sistemas dispersos de argila, otimizando os regimes de exposição à radiação de micro-ondas.

Resumo em Inglês:

Abstract The results of a study of the microwave emission effect (power 700 W, frequency 2.45 GHz) on the structural changes in natural clay particles with effective diameters D≤630 μm are presented. The influence of the irradiation time (10 and 20 min) and the environment in the microwave chamber (atmospheric air and air saturated with water vapor) on the structural changes occurring in the particles were traced. During the first 10 min, capillary water was completely removed and agglomeration was carried out by attaching single dispersed particles (diffusion limited aggregation model). At the second stage (10-20 min), the already formed agglomerates grew (cluster-cluster aggregation model). A complex of independent optical-physical methods was used to analyze weak structural changes, including X-ray diffraction analysis, colorimetry and wavelet analysis. This approach increased the information content and reliability of measurements, quantitatively characterizing the structural responses in disperse clay systems. In the air, the removal of capillary water was accompanied by agglomerations of particles and polymorphic transformations of oxides: montmorillonite was completely decomposed and amorphous phases, in particular CaCO3, crystallized. The composition of the environment in the microwave chamber affected the type of phase transformations in iron compounds: iron-aluminum silicate (Fe2Al4Si5O18) was formed in the air; magnetite Fe.Fe2O4 (Fe3O4) appeared in the water vapor medium. The carried-out studies with the developed set of experimental methods indicated the possibility of regulating the processes of structure formation in dispersed clay systems by optimizing the regimes of exposure to microwave radiation.

Resumo em Português:

Resumo O impacto de surfactantes na extrusão semiúmida de massas argilosas está diretamente relacionado ao desempenho associado à vazão mássica e respectivo consumo energético. Neste trabalho foi elaborada uma formulação baseada em uma massa empregada na fabricação de blocos estruturais aditivada com surfactante obtido de fonte renovável (tanino). O objetivo foi avaliar os impactos da adição do tanino na trabalhabilidade da massa, na redução do consumo de energia, na dureza do extrudado e nas propriedades dos corpos secos e sinterizados, i.e., resistência à flexão, retração linear e absorção de água. Na formulação com 1,0% em massa de tanino os resultados indicaram diminuição de ~37% da dureza da massa úmida, aumento da resistência mecânica após secagem (~29%) e queima (~15%) e redução de ~75% no consumo energético específico. O efeito global da adição sugere que o tanino pode ser utilizado, salvaguardando-se os critérios econômicos, sem comprometer a manutenção do desempenho dos blocos de cerâmica vermelha.

Resumo em Inglês:

Abstract The impact of surfactants on the semi-solid extrusion of clay masses is directly related to the performance associated with the mass flow and energy consumption. In this work, a formulation based on a ceramic mass used in the manufacture of structural blocks was formulated with the addition of surfactant obtained from a renewable source (tannin). The objective was to evaluate the impacts of tannin addition on the workability of the mass, reduction of energy consumption, the hardness of the extrudate, and properties of the dry and sintered bodies (e.g. flexural strength, linear retraction and water absorption). For the ceramic mass formulation with 1.0 wt% tannin, the results indicated a decrease of ~37% in wet mass hardness, increase in mechanical strength after drying (~29%) and firing (~15%), and ~75% reduction in specific energy consumption. The overall positive effects of surface modifier addition to the ceramic mass suggest that tannin can be used, safeguarding the economic criteria, without compromising the performance of the red ceramic blocks.

Resumo em Português:

Resumo A pesca de mariscos é uma das atividades comerciais mais importantes da comunidade pesqueira do município de Cabedelo (Paraíba, Brasil). O processo de beneficiamento, após a extração do molusco, gera elevada quantidade de conchas, cujo descarte, em volume considerável, provoca assoreamento de áreas extensas e consequente desequilíbrio ambiental. Na busca do aproveitamento desses resíduos (conchas de mariscos) e visando a redução dos problemas ambientais causados, esse trabalho teve como objetivo o estudo da incorporação de pó de conchas de mariscos em massa de porcelanato. Composições cerâmicas foram formuladas a partir de uma massa de porcelanato industrial e pó de concha de marisco ou CaCO3 comercial variando entre 0 e 7% em massa. Corpos de prova preparados por prensagem uniaxial tiveram suas propriedades tecnológicas avaliadas em função da temperatura de sinterização. Os resultados indicaram que o uso de até 7% em massa de pó de concha mantém as propriedades tecnológicas dentro dos padrões exigidos pela ABNT (Brasil) para a classificação como cerâmicas de revestimento do grupo BIa.

Resumo em Inglês:

Abstract The fishing of shellfish is one of the most important commercial activities of the fishing community of the municipality of Cabedelo (Paraíba, Brazil). The step of processing, after the extraction of the mollusk, generates a large amount of shells, whose discharge, in considerable volume, causes silting of large areas and consequent environmental imbalance. In the search for the use of these residues (mollusk shells) and aiming at reducing the environmental problems caused, this work had the aim of studying the incorporation of mollusk shell powder in the mass of porcelain tile. Ceramic compositions were formulated from an industrial standard mass and mollusk shell powder or commercial CaCO3 ranging from 0 to 7% by weight. Samples prepared by uniaxial pressing had their technological properties evaluated as a function of the sintering temperature. The results indicated that the use of up to 7 wt% of the mollusk shell powder maintains the technological properties within the standards required by the ABNT (Brazil) for classification as BIa type porcelain tiles.

Resumo em Português:

Resumo O aumento de CO2 gerado durante a fabricação e aplicação do cimento Portland tem gerado a necessidade de se estudar a utilização de um novo sistema de ligantes. Os materiais provenientes da ativação alcalina de aluminossilicatos apresentam propriedades similares àquelas observadas no cimento Portland, sendo possível utilizá-los em algumas aplicações da construção civil. Nesse trabalho, investigou-se a produção de geopolímeros fabricados com metacaulim e cerâmica vermelha. Os materiais apresentaram resistência mecânica próxima de 30 MPa após 28 dias de cura. Os resultados acerca da microestrutura dos ligantes inorgânicos constaram que a utilização da cerâmica vermelha não modificou as reações de geopolimerização. Entretanto, a presença da cerâmica vermelha modificou os valores de absorção de água, porosidade aparente e densidade. A superfície apresentou algumas partículas de cerâmica vermelha que não participaram da reação. A baixa taxa de reação da cerâmica vermelha foi relacionada com as alterações observadas no ligante álcali-ativado.

Resumo em Inglês:

Abstract The increase of CO2 released during the application and production of Portland cement has promoted the necessity to study a new kind of binder. The alkali-activated materials have similar properties of Portland cement; this way, some applications in the civil construction can be made using these materials. The aim of this work was to produce metakaolin and red ceramic based geopolymers. The specimens showed mechanical strength close to 30 MPa after 28 days of curing. The analysis of the microstructure demonstrated that the use of red ceramic did not modify the geopolymerization reactions. However, the red ceramic promoted changes in the water absorption, porosity and density values. The geopolymers surface showed some intact red ceramic particles. This was related to low reactivity of the raw material that promoted the observed modifications of the geopolymeric specimens.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho foram avaliadas algumas propriedades, como sinterabilidade, módulo de elasticidade (E), coeficiente de expansão térmica (CET) e constante dielétrica (εr), em compósitos de nanopartículas de alumina (27-43 nm, 35 m2.g-1) em vários teores (0 a 77 vol%) e uma composição vitrocerâmica LZSA (17,7Li2O-5,2ZrO2-68,1SiO2-9,0Al2O3, em base molar). Pós secos das matérias-primas empregadas (alumina e vidro precursor de LZSA) foram prensados uniaxialmente (40 MPa) e os compactos obtidos foram sinterizados a 600-950 °C (1 h de patamar). Estudos de difração de raios X (DRX) foram realizados para se investigar as reações em estado sólido que ocorreram nas composições à base dos vitroceramicos LZSA durante a sinterização. Os resultados de DRX foram relacionados com o CET, E e εr das amostras sinterizadas. O CET dos compósitos obtidos diminuiu com o aumento do teor de alumina principalmente devido à formação de espodumênio-βss (solução sólida Li2O.Al2O3.4-10SiO2). Os resultados relativos ao E (22,3±1,5 GPa) e εr (3,1±1,3) para o compósito com 5,6 vol% de adição, sinterizado a 850 °C por 1 h, indicaram primariamente a possibilidade de desenvolvimento de materiais com propriedades adequadas para aplicações relacionadas à tecnologia de LTCC (low temperature co-fired ceramics).

Resumo em Inglês:

Abstract In this work, some properties, such as sinterability, modulus of elasticity (E), coefficient of thermal expansion (CTE) and dielectric constant (εr), of composites constituted by nanoparticulate alumina (27-43 nm, 35 m2.g-1) in different contents (0 to 77 vol%) and a LZSA glass-ceramic composition (17.7Li2O-5.2ZrO2-68.1SiO2-9.0Al2O3, molar basis) were evaluated. Dry powders of the raw materials (alumina and LZSA parent glass, frit) were uniaxially pressed (40 MPa) and the obtained compacts were sintered at 600-950 °C (1 h holding time). X-ray diffraction (XRD) study was performed in order to investigate the solid-state reactions occurred in LZSA-based compositions during sintering. XRD results were correlated to the CTE, E and εr of sintered samples. The CTE of the obtained composites decreased as alumina content increased mainly due to the β-spodumeness (solid solution Li2O.Al2O3.4-10SiO2) formation. The results concerning the E (22.3±1.5 GPa) and εr (3.1±1.3) for the composite with 5.6 vol% addition sintered at 850 °C for 1 h indicated, in a preliminary way, the possibility of development of materials with suitable properties for applications concerning to the low temperature co-fired ceramic (LTCC) technology.

Resumo em Português:

Resumo O presente estudo teve como objetivo avaliar a termodinâmica e o equilíbrio de adsorção, em solução aquosa, do íon Cu2+ em uma montmorilonita organofuncionalizada por 3-aminopropiltrietoxissilano. Esse adsorvente foi preparado pela intercalação inicial de brometo de cetiltrimetilamônio e depois a funcionalização com o 3-aminopropiltrietoxissilano. A organofuncionalização ocorreu na superfície externa da matriz inorgânica. A capacidade máxima de adsorção de Cu2+ pela amostra organofuncionalizada, prevista pela densidade de imobilização (1,46.10-3 mol.g-1) foi de cerca de 92 mg de Cu2+ por grama de argila. A variação da entalpia na adsorção (ΔH) obtida por via calorimétrica foi de -1,4±0,3 kJ.mol-1, valor muito pequeno para ser determinado por aplicação de método da segunda lei. Tomando por base o modelo de Langmuir, com modificações, obtiveram-se valores de constantes de afinidade de 47±10, 41±9 e 48±6 dm3.mol-1, para as temperaturas de 25, 35 e 45 °C, respectivamente, o que evidenciou grandezas iguais dentro das incertezas experimentais.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of present study was to evaluate thermodynamics and the equilibrium of adsorption, in aqueous solution, of the Cu2+ ion in a montmorillonite organofunctionalized by 3-aminopropyltriethoxysilane. This adsorbent was prepared by the initial intercalation of cetyltrimethylammonium bromide and then functionalization by 3-aminopropyltriethoxysilane. The organofunctionalization occurred on the outer surface of the inorganic matrix. The maximum adsorption capacity of Cu2+ by the organofunctionalized sample, predicted by the immobilization density (1.46x10-3 mol.g-1), was about 92 mg of Cu2+ per gram of clay. The adsorption enthalpy change (ΔH), obtained by calorimetric method was -1.4±0.3 kJ.mol-1, a very small value to be determined by the application of second law method. Based on the modified Langmuir model, values of 47±10, 41±9 and 48±6 dm3.mol-1 for the affinity constants were obtained for temperatures of 25, 35 and 45 °C, respectively, which showed equal magnitudes for these physical quantities within the experimental uncertainties.

Resumo em Português:

Resumo Esse trabalho teve como objetivo sintetizar óxidos com a estrutura tipo perovskita de composição LaFeO3, LaFe0,8Al0,2O3 e LaFe0,8Cr0,2O3 pelo método sol-gel proteico, visando sua aplicação como pigmento cerâmico. Os pós resultantes do processo de síntese foram calcinados a 600 e 800 °C e em seguida caracterizados por difração de raios X com refinamento Rietveld, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia na região do UV-visível e colorimetria CIE-L*a*b*. De acordo com os difratogramas de raios X, todos os pós calcinados foram monofásicos com estrutura tipo perovskita ortorrômbica. As imagens de MEV e MET revelaram que os pós foram porosos e nanométricos. As ferritas de lantânio sem dopagem apresentaram cores em tons pastel, sendo mais claros nos pós dopados com alumínio. Já a ferrita dopada com cromo apresentou coloração marrom claro. As colorações foram mais intensas com o aumento da temperatura de calcinação.

Resumo em Inglês:

Abstract This work aimed to synthesize oxides with the perovskite structure of LaFeO3, LaFe0.8Al0.2O3 and LaFe0.8Cr0.2O3 by proteic sol-gel, in order to use as a ceramic pigment. The resulting powders from the synthesis process were calcined at 600 and 800 °C and then characterized by X-ray diffraction (XRD) with Rietveld refinement, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV-visible diffuse reflectance spectroscopy, and CIE-L*a*b* colorimetry. According to the XRD patterns, all calcined powders were single-phase with orthorhombic perovskite structure. The SEM and TEM images revealed that the powders were porous and nanometric. The pure lanthanum ferrites presented pastel colors, being lighter in aluminum-doped powders. The chromium-doped ferrite presented a light brown color. The colors were more intense with increasing calcination temperature.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência dos parâmetros de síntese de organofilização de uma bentonita sódica através da reação de troca catiônica. Os parâmetros avaliados foram: tempo de agitação, tempo de repouso e concentração do surfactante. A principal diferença desse estudo para a literatura publicada é o estudo dos tempos de agitação e de repouso. As argilas organofílicas obtidas foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e teste de inchamento Foster realizado em água e hexano. Os resultados permitiram observar a intercalação do surfactante entre as camadas de bentonita, a baixa influência dos tempos de agitação e repouso e que o aumento do tempo de repouso gera maior eficiência no processo de organofilização. O teste de inchamento Foster evidenciou o caráter organofílico da argila obtida.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this study was to evaluate the influences of synthesis parameters on the organophilization of a sodium bentonite clay via interlayer cation exchange by organocations. The parameters analyzed were: stirring time, rest time and surfactant concentration. The novelty of this study, when compared to others reported on the literature data, is the evaluation of different stirring and rest times, which is usually used as 20 min and 24 h, respectively. The organoclays obtained were characterized via X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy and Foster swelling test performed in water and hexane. The results allowed to observe the intercalation of the surfactant between the bentonite layers, the low influence of stirring and resting times on basal interplanar distance, and that the increase of the resting time resulted in higher efficiency on the organophilization process. The Foster swelling test evidenced the organophilic character of the obtained clay.

Resumo em Português:

Resumo O uso de tensoativos não iônicos na modificação superficial de argilas bentoníticas ainda é bastante restrito, embora haja na literatura algumas de suas vantagens, por exemplo, maior estabilidade térmica e baixa toxicidade. Como também, problemas com fluidez e viscosidade de dispersões para uso em fluidos de perfuração orgânicos são cada vez mais desafiadores para a ciência coloidal. Diante disto, esse trabalho teve o objetivo de avaliar o comportamento tixotrópico das dispersões de argilas bentoníticas brasileiras organofilizadas com tensoativos não iônicos para fluidos de perfuração orgânicos. Argilas bentoníticas foram organofilizadas com combinação de dois tensoativos não iônicos, cujo processo de organofilização foi avaliado por difração de raios X e análise termogravimétrica; neste último, os teores de tensoativos não iônicos incorporados foram quantificados. A avaliação dos fluidos seguiu as normas vigentes da Petrobras e API. Os resultados de curvas de fluxo das argilas organofílicas mostraram comportamento pseudoplástico e a presença de histerese, indicando presença de tixotropia, havendo relação entre a tixotropia e a viscosidade aparente das dispersões obtidas. A maioria dos parâmetros de processo avaliados mostrou efeitos significativos sobre o valor de d001 e o rendimento do processo. Fatores como tipo de argila e processo de organofilização também influenciaram diretamente o comportamento tixotrópico das dispersões. Uma amostra se mostrou promissora para uso em fluidos de perfuração base orgânica.

Resumo em Inglês:

Abstract The use of nonionic surfactants to modify the surface of bentonite is still quite restricted, although many advantages of that method can be found in the literature, like superior stability and low toxicity. On the other hand, problems involving the fluidity and viscosity of dispersions used in organic drilling fluids have become more and more challenging to colloid science. Therefore, the present study had the purpose of assessing the thixotropic behavior of dispersions of Brazilian bentonite organophilizated with nonionic surfactants for use in organic drilling fluids. Bentonite samples were organophilizated by a combination of two nonionic surfactants, being the process evaluated by X-ray diffraction and thermogravimetric analysis, in which the amount of nonionic surfactants incorporated was quantified. Fluid evaluation followed current standards. The flow curves of the organophilic clays revealed pseudoplastic behavior and the presence of hysteresis, which suggested thixotropy, with a relation between the thixotropy and the apparent viscosity of the final dispersions. Most of the process parameters evaluated showed significant effects on the value of d001 and the overall performance. Factors like clay type and organophilization method also directly affect the thixotropic behavior of dispersions. One of the samples can be considered promising for use in organic drilling fluids.

Resumo em Português:

Resumo A técnica de spark plasma sintering (SPS) é um processo avançado de sinterização de materiais em baixas temperaturas e curto tempo por meio da formação de plasma em temperaturas muito altas em pequenos pontos e curtos tempos, pela qual os materiais de alta temperatura de sinterização podem sinterizar em temperaturas mais baixas. Neste estudo, os compósitos de alumina-níquel-cobalto foram sinterizados pelos métodos SPS e RHP (prensagem a quente rápida) para investigar os efeitos do pulso elétrico em sua microestrutura e propriedades mecânicas. Para este fim, os pós das amostras contendo alumina, espinélio de aluminato de níquel-cobalto e alumínio foram sinterizados a 1380 °C sob pressão de 30 MPa durante 10 min por SPS e RHP e depois investigados. As densidades de ambas as amostras foram aproximadamente 98% da densidade teórica. Além disso, a dureza e tenacidade à fratura de ambas as amostras foram aproximadamente 11 GPa e 14 MPa.m0,5, respectivamente. As resistências à flexão das amostras SPS e RHP foram 380 e 336 MPa, respectivamente.

Resumo em Inglês:

Abstract Spark plasma sintering (SPS) is an advanced process of sintering materials at low temperatures and short time by creating spark plasma at very high temperatures in the small points and short times, by which materials with high sintering temperature can sinter at lower temperatures. In this study, alumina-nickel-cobalt composites were sintered by SPS and RHP (rapid hot press) methods to investigate the effects of electric pulse on their microstructure and mechanical properties. To this end, sample powders containing alumina, nickel-cobalt aluminate spinel, and aluminum were sintered at 1380 °C under 30 MPa pressure for 10 min by SPS and RHP and then investigated. The densities of both samples were about 98% of theoretical density. Also, hardness and fracture toughness of both samples were about 11 GPa and 14 MPa.m0.5, respectively. The bending strengths of the SPS and RHP samples were 380 and 336 MPa, respectively.

Resumo em Português:

Resumo Perovskitas do tipo La1-xSrxNiO3 (x= 0,0, 0,3 ou 0,7) foram sintetizadas utilizando o método do gel proteico modificado e usando colágeno como precursor orgânico. Catalisadores do tipo La1-xSrxNiO3/Al2O3 foram obtidos utilizando-se o método da impregnação úmida. Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por difratometria de raios X, área superficial e redução à temperatura programada. Os catalisadores foram avaliados na reação de oxidação parcial do metano, e os níveis de seletividade ao CO, CO2, H2 e H2O foram determinados. Dentre os catalisadores estudados, o catalisador LaNiO3/Al2O3 foi o que apresentou maior nível de conversão de metano (78%) e maior seletividade ao H2 (55%).

Resumo em Inglês:

Abstract La1-xSrxNiO3 (x= 0.0, 0.3 or 0.7) perovskite-type oxides were synthesized using the modified proteic gel method and using collagen as an organic precursor. Catalysts of La1-xSrxNiO3/Al2O3 were obtained using the wet impregnation method. The synthesized catalysts were characterized by X-ray diffraction, surface area and temperature-programmed reduction. The catalysts were evaluated in the partial oxidation reaction of methane, and the levels of selectivity to CO, CO2, H2 and H2O were determined. Among the catalysts studied, the catalyst LaNiO3/Al2O3 had the highest methane conversion level (78%) and higher H2 selectivity (55%).

Resumo em Português:

Resumo A produção de papel e celulose está aumentando em todo o mundo e consequentemente a geração de resíduos. Vários materiais são gerados neste processo, tais como cinzas, dregs, grits, lama de cal e lama de ETE. Ao longo dos anos, esses resíduos foram normalmente enviados para aterros ou incinerados. No entanto, com maior consciência ambiental, novas alternativas foram investigadas, especialmente na valorização desses materiais. Nesta revisão, as características do processo, os resíduos gerados e as principais alternativas de reciclagem são abordados. O estado da arte indica que os dregs e lama de cal podem ser usados na agricultura (corretivos de solo) e em tecnologias ambientais, principalmente no tratamento de águas residuais. Os grits são comumente empregados na construção e as lamas de ETE são aplicadas na agricultura, construção e processos energéticos. Em conclusão, esta revisão mostra vários casos bem-sucedidos na reciclagem de resíduos da produção de papel e celulose.

Resumo em Inglês:

Abstract The production of pulp and paper is increasing worldwide, and wastes are therefore being generated in appreciable amounts. Various materials are generated in pulp and paper mills, such as ash, dregs, grits, lime mud and pulp mill sludge. Over the years, these wastes have typically been sent to landfills or incinerated. However, with increased environmental awareness new alternatives have been investigated, especially the valorization of these materials. In this review, the characteristics of the manufacturing process, generated wastes, main destinations and recycling alternatives are addressed. The state of the art indicates that dregs are useful in agriculture as soil amendments, while lime mud can be used in agriculture and in environmental technology, mainly in wastewater treatment. Grits are commonly employed in construction, and pulp mill sludge shows applications in agriculture, construction and energy processes. In conclusion, this review shows several successful cases of recycling wastes from pulp and paper mills.

Resumo em Português:

Resumo Neste estudo o trióxido de molibdênio (MoO3) foi sintetizado pelo método hidrotérmico com temperatura fixa em 180 ºC nos tempos de 1 e 6 h, seguido de tratamento térmico por 6 e 12 h a 300, 450 e 600 ºC. A fase cristalina e as propriedades estruturais da amostra foram caracterizadas pelo método de difração de raios X. O comportamento vibracional das ligações químicas foi verificado por espectroscopias na região do infravermelho e Raman, em que as bandas e picos observados confirmaram a formação do MoO3. A microscopia eletrônica de varredura mostrou a formação de microestruturas da fase hexagonal (h-MoO3) e ortorrômbica (α-MoO3) do MoO3. Além disso, as propriedades de absorção óptica foram medidas por espectroscopia de reflectância difusa e os valores de energia de gap fortam estimados no intervalo de 2,74 a 3,33 eV a partir da função Kubelka-Munk. Os óxidos calcinados a 600 ºC foram os que apresentaram a melhor atividade fotocatalítica, degradando 50% do corante em 2 h de reação.

Resumo em Inglês:

Abstract In this study, the molybdenum trioxide (MoO3) was synthetized by hydrothermal method with fixed temperature of 180 °C and different times of 1 and 6 h, followed by heat treatment for 6 and 12 h at 300, 450 and 600 ºC. The crystalline phase and structural properties of the sample were characterized by X-ray diffraction method. Vibrational behavior of chemical bonds was verified by infrared and Raman spectroscopies where the observed bands and peaks confirmed the formation of MoO3. The scanning electron microscopy showed the microstructure formation of hexagonal (h-MoO3) and orthorhombic (α-MoO3) phases. Furthermore, diffuse reflectance spectroscopy measured the optical absorption properties and the energy gap values were estimated in the range from 2.74 to 3.33 eV from the Kubelka-Munk function. The oxides calcined at 600 ºC showed the best photocatalytic activity, degrading 50% of dye in 2 h of reaction.